Was sind die Kernkomponenten einer vollfesten Lithium-Sekundärbatterie?

Festelektrolyt ist die Kernkomponente der Vollfeststoff-Lithium-Sekundärbatterie, und sein Fortschritt wirkt sich direkt auf den Industrialisierungsprozess der Vollfeststoff-Lithium-Sekundärbatterie aus. Derzeit konzentriert sich die Forschung an Festelektrolyten hauptsächlich auf drei Arten von Materialien: Polymere, Oxide und Sulfide.

Polymer-Festelektrolyt (SPE), bestehend aus Polymermatrix (wie Polyester, Polyether, Polyamin usw.) und Lithiumsalzen (wie LiClO4, LiAsF6, LiPF6 usw.), fand seit 1973 PV Wright Ionenleitfähigkeit in Alkalimetallsalz Komplexe, Polymermaterialien sind wegen ihrer Lichtqualität, guten Elastizität und guten mechanischen Eigenschaften der festen Elektrochemie weit verbreitet. SPE ist auch der früheste Festelektrolyt, der in der Praxis eingesetzt wird. Bereits 2011 begann das französische Unternehmen Boluolei mit der Auslieferung von Autoolib-Elektrofahrzeugen nach Paris. Das Auto verwendet ein Voll-Fest-lithium-batteriesystem basierend auf SPE.

Oxid-Festelektrolyte können entsprechend ihrer Struktur in kristalline und amorphe Zustände eingeteilt werden. Unter diesen umfassen kristalline Elektrolyte Perowskit, Anti-Perowskit, Granat, NASICON, LISICON usw., amorphe Oxidation. Die Forschungs-Hotspots sind Elektrolyte vom LiPON-Typ und teilweise kristallisierte amorphe Materialien, die in Dünnschichtbatterien verwendet werden.

Der Sulfid-Festelektrolyt leitet sich von einem Oxid-Festelektrolyten ab, bei dem ein Sauerstoffelement im Oxidkörper durch ein Schwefelelement ersetzt ist. Da die Elektronegativität von Schwefel kleiner als die von Sauerstoff ist, ist die Bindung von Lithiumionen gering, was vorteilhaft ist, um mehr frei bewegliche Lithiumionen zu erhalten. Gleichzeitig ist der Radius des Schwefelelements größer als der des Sauerstoffelements. Wenn das Schwefelelement das Sauerstoffelement ersetzt, wird die Gitterstruktur erweitert, um einen größeren Lithiumionenkanal zu bilden, und die Leitfähigkeit wird verbessert, und die Raumtemperatur kann 10-4-10-2 S / cm erreichen.

(2). Positive Materialien

Die positive Elektrode der Vollfeststoff-Lithium-Sekundärbatterie nimmt im Allgemeinen eine Verbundelektrode an und enthält zusätzlich zu dem aktiven Elektrodenmaterial einen Festelektrolyten und ein leitfähiges Mittel und dient zum gleichzeitigen Transport von Ionen und Elektronen in der Elektrode. LiCoO2, LiFePO4 und LiMn2O4 sind häufiger. Später ist es möglich, Schichtoxide mit hohem Nickelgehalt, Lithium-reiche Mangan-basierte und Hochspannungs-Nickel-Mangan-Spinell-Positivelektroden zu entwickeln. Gleichzeitig sollte der Forschung und Entwicklung neuer Kathodenmaterialien ohne Lithium Aufmerksamkeit geschenkt werden.

(3). Negatives Material

Die negativen Elektrodenmaterialien von Vollfeststoff-Lithium-Sekundärbatterien werden derzeit hauptsächlich in drei Kategorien konzentriert: Metall-Lithium-negative Elektrodenmaterialien, Kohlenstoff-negative Elektrodenmaterialien und Oxid-negative Elektrodenmaterialien. Jedes der drei Hauptmaterialien hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Unter diesen ist das Metall-Lithium-Negativelektrodenmaterial aufgrund seiner hohen Kapazität und seines geringen Potentials zu einem der wichtigsten Negativelektrodenmaterialien für Vollfeststoff-lithiumbatterien geworden.

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